Pourquoi les plongeurs plongent en arrière : Explication détaillée et raisons

Vous avez sûrement remarqué que les plongeurs basculent en arrière depuis le bord d’un bateau. La question "pourquoi les plongeurs sautent-ils en arrière ?" suscite souvent une réponse humoristique : "parce que sinon ils tombent dans le bateau !" Bien que cette plaisanterie soit répandue, elle occulte une explication réelle, liée à des impératifs de confort et de sécurité. Bien qu’il existe plusieurs façons d’entrer dans l’eau, la technique la plus courante reste celle de la bascule arrière, qui permet d’immerger le plongeur en douceur, sans danger ni risque de blessure. C’est une méthode particulièrement adaptée aux novices.

Un geste de sécurité essentiel

Contrairement à ce que suggère une blague populaire, si les plongeurs plongent en arrière, ce n'est pas pour éviter de tomber tête la première au fond du bateau. Le poids de l'équipement de plongée est souvent conséquent (environ 10 kilogrammes), et il est difficile de se mouvoir facilement avec une telle carapace sur le dos. En pratiquant la bascule arrière, le dos du plongeur touche en premier l'eau, il profite ainsi de l'inertie générée par le poids de son équipement pour entrer dans l'eau en douceur et en suivant la position naturelle de son corps. S'il plongeait en avant, ses bras, ses jambes et son cou seraient attirés vers l'arrière, ce qui pourrait provoquer des blessures.

Autres techniques de mise à l'eau

Pour autant, tous les plongeurs ne pratiquent pas la bascule arrière. Sur les bateaux dédiés aux croisières de plongée, une plateforme à l'arrière de l'embarcation permet de pratiquer le saut droit. Le saut droit consiste à se présenter tout équipé au bord du ponton et à faire un grand pas en avant pour entrer dans l'eau à la verticale. Traditionnellement enseigné dans les premières heures de plongée, le saut droit ne peut s'effectuer qu'à partir d'une certaine hauteur afin d'éviter, pour le coup, de heurter le bateau en plongeant.

Le zodiac, par exemple, est une embarcation bien trop petite et légère pour permettre le saut droit. Il rend impossible cette opération et impose donc un saut en bascule arrière. Si le bateau est conçu pour le saut en avant, il sera alors équipé d'une plateforme. Cela permettra de plonger correctement et d'assurer une bonne entrée dans l'eau.

L'équipement et son impact

Le poids de l'équipement, notamment la bouteille d'air, peut atteindre jusqu'à 10 kg. La bouteille est donc très lourde, et elle pourrait déséquilibrer lors d'un saut en avant, si la hauteur est insuffisante. En plongeant le dos en avant, c'est cette dernière qui touche en premier l'eau, garantissant une entrée bien plus en douceur.

Lire aussi: Voile islamique : perspectives

Précautions et règles de sécurité

La plongée sous-marine entre dans la catégorie des sports extrêmes, et les risques liés à sa pratique ne doivent pas être pris à la légère. Qu'il s'agisse d'un plongeur débutant ou aguerri, les mêmes règles s'appliquent à tous et à chaque plongée.

Pour les débutants, il est essentiel d'avoir suivi une formation de plongée auprès de professionnels du secteur afin d'être familiarisé avec l'équipement et d'avoir appris les bases telles que la respiration avec un détenteur, les signes de communication sous l'eau ou encore l'équilibrage de la pression dans les oreilles. Chaque plongée doit se faire avec un binôme, après une double vérification du matériel et de son bon fonctionnement, et en l'absence de nez ou d'oreilles bouchés.

Flottaison et morphologie : le rôle de la science

La flottaison dans l'eau relève de plusieurs notions que martèlent certains scientifiques. Si elle diffère d'un individu à un autre, c'est notamment pour des raisons parfois complexes et non superficielles que tentent de nous faire croire certaines légendes urbaines.

Pourquoi certaines personnes flottent-elles mieux que d'autres ?

Vous l’avez sûrement remarqué à la piscine ou à la mer : certaines personnes flottent mieux que d’autres. Pourquoi ? Parce que notre morphologie détermine la densité de notre corps, c’est-à-dire sa masse par rapport à son volume, et donc l’efficacité de la poussée d’Archimède.

La poussée d'Archimède et son influence

La poussée d'Archimède est un concept clé qui explique la flottabilité des objets, y compris des êtres humains, dans un fluide comme l'eau. Lorsqu'une personne est immergée dans l'eau, elle déplace une quantité d'eau équivalente à son volume. La force de poussée d'Archimède agit alors sur cette quantité d'eau déplacée et s'exerce verticalement de bas en haut. La variation de la flottabilité entre différentes personnes s'explique par plusieurs facteurs physiologiques et anatomiques. La composition corporelle, notamment la proportion de masse musculaire, de masse grasse et d'autres tissus, influence la densité du corps. Une personne avec une densité corporelle plus faible a tendance à flotter plus facilement, car la poussée d'Archimède est plus efficace pour compenser son poids. D'autres facteurs, tels que la capacité pulmonaire, la posture, la relaxation musculaire et les compétences en flottaison, jouent également un rôle crucial. Par exemple, une personne qui retient de l'air dans ses poumons aura une plus grande flottabilité. Parmi les différents facteurs : la proportion de masse adipeuse par rapport à la masse musculaire. La masse volumique de la graisse est d’environ 0,9 kg par litre, celle du muscle de 1,7 kg par litre.

Le gras et la flottaison

Les personnes plus grasses flotteront donc mieux, c’est le cas des femmes. Ces dernières bénéficient également d’une meilleure stabilité en position horizontale car leur centre de gravité est situé au niveau du nombril du fait de leur bassin plus large.

L'origine ethnique et la flottaison : une question complexe

Une étude parue dans International Journal of Design and Nature and Ecodynamics, le scientifique Adrian Bejan, révèle que si deux nageurs de la même taille, "un noir et un blanc" sont comparés alors "leur taille importe peu, mais c'est la position de leur nombril ou de leur centre de gravité du corps qui fait la différence". Selon Adrian Bejan, "les Blancs" ont l'avantage car leurs nombrils sont plus bas du fait que leurs torses sont plus longs que ceux des Noirs africains Or, plus le torse est long, plus la vague est importante selon le professeur. Alors que, "nager est l'art de surfer la vague que crée le nageur". Et, "le nageur qui fait la plus grosse vague avance le plus vite et plus son torse est long plus la vague est importante". On peut donc penser que les personnes "blanches" en raison de leur torse plus long peuvent nager plus rapidement que les personnes à la peau "noire". Ce qui sous-tend indirectement que les personnes à la peau blanche flottent donc mieux que les personnes à la peau noire.

Il faut noter que cette étude scientifique d'Adrian Bejan vient compléter la première théorie scientifique de Ghesquiere et Karvonien. Ces auteurs rapportent que : "les personnes d'origine caucasienne flotterait mieux que les personnes d'origine africaine grâce aux téguments de peaux épais, aux poumons et à un volume résiduel plus petit, et un pourcentage d’os compacts élevé chez les noirs." Ce qui sous-tend que, plus l'épiderme est lourd, plus le nageur aura du mal à flotter. Et, vu que les personnes de peau noire ont un épiderme plus épais, cela explique donc la raison pour laquelle elle ne flotte pas.

Ces auteurs rappellent aussi que "…la morphologie du nageur joue un rôle important sur sa flottabilité. La flottabilité naturelle du nageur est personnelle et différente d’un individu à un autre. Elle dépend de la masse grasse, de la masse osseuse et de la masse musculaire. Ainsi, elle dépend de l’âge, du sexe et de l’ethnie du nageur". Ce qui veut dire qu'il n'y a donc pas que l'épiderme qui constitue le seul facteur de flottabilité. Le corps humain et ses différents membres pourraient être impliqués !

C'est d'ailleurs pour cette raison que dans une autre étude, Caterini, Chollet et Micallef proposent cette fois une version encore plus précise. Dans leur étude, ces auteurs révèlent que "les résultats sur les mesures anthropométriques indiquent que l’envergure, la longueur des membres inférieurs, la distance bi-acromiale, la surface du maître-couple, sont liés, par ordre d’importance décroissante, à la performance en natation alors qu’il n’existe pas de corrélation entre la performance et l’indice de flottaison". En clair, tous ces membres peuvent rendre très performant une personne de peau blanche tout comme une personne de peau noire à la natation. Et, ils n'ont donc rien à avoir avec la couleur de peau.

Pour résumer cette étude, une personne de peau noire peut être un très excellent nageur et flotter convenablement comme une personne à la peau blanche.

L'apnée : exploration des profondeurs

L'apnée est une discipline exigeante qui permet d'explorer les profondeurs marines en retenant sa respiration. Elle nécessite une préparation physique et mentale rigoureuse, ainsi qu'une connaissance approfondie des risques et des techniques associées.

L'expérience d'un apnéiste

Un apnéiste a partagé son expérience de plongée à -35 m en apnée, une aventure qui a débuté à Kaş, un petit village au sud de la Turquie. Lors de son arrivée, il a découvert un centre d'apnée. Lorsque Adnan, son futur instructeur, lui a demandé quel était son objectif, il a répondu : « Plonger à 30 m. » Il n’avait aucune idée de ce que cela représentait.

Adnan lui a alors demandé : « Combien de temps restes-tu à Kaş ? » Il a répondu : « Le temps qu’il faudra. » C'était un vendredi et sa formation devait commencer le lundi. Entre-temps, il a fait un tour en bateau pour découvrir les environs. À son retour, il a découvert une grande scène sur la place du village avec une dizaine de délégations portant les couleurs de leurs pays. Il a été surpris de voir qu'un événement international se déroulait dans un lieu si éloigné. Puis, il a compris. Sur l’écran géant était écrit “Freediving World Championships”.

Sans le savoir, il se trouvait dans le petit village qui accueillait les championnats du monde d'apnée, la veille de sa première plongée. Quelle synchronicité ! Au cours de cette première semaine d'apnée, il a franchi la barre des -30 m à sept reprises, avec un record à -33 m. Il a également rencontré Stéphane Tourreau, vice-champion du monde. Ils sont devenus amis. Quelques mois plus tard, Stéphane l’a invité à participer à un stage de 3 jours à Tenerife. Il y est allé et a battu son record avec une plongée à -35 m. Pour l’anecdote, il a atteint cette profondeur alors qu’il avait une sinusite (il pensait que ce n’était qu’une allergie). Ensuite, il a pris l’avion, et son tympan a explosé suite à ce double barotraumatisme. Il n’avait pas eu aussi mal depuis la piqûre de la fourmi balle de fusil. Sinusite ou pas, il en a profité pour visiter une épave.

Le matériel de l'apnéiste

Le matériel utilisé en apnée est spécifique et adapté aux contraintes de cette discipline.

Le masque : Les apnéistes utilisent des masques à faible volume (avec deux verres) pour minimiser la quantité d'air nécessaire pour équilibrer la pression pendant la descente.
Le tuba : Le tuba doit être retiré de la bouche lors des plongées en apnée pour minimiser le risque d'inhalation d'eau et pour conserver les voies respiratoires libres en cas d'accident.
Les palmes : Il existe différents modèles de palmes, selon la voilure et les matériaux utilisés. En apnée, on préfère les palmes chaussantes à voilure longue car elles maximisent la propulsion tout en minimisant l’effort. On en distingue deux types, correspondant à des disciplines différentes lors des compétitions officielles : bi-palmes (pour nager à la manière d’un ornithorynque) et mono-palme (pour nager à la manière d’un dauphin).
La combinaison : L’eau absorbe la chaleur du corps vingt-cinq fois plus vite que l’air. Sans combinaison, on a rapidement froid ! Il existe plusieurs types de combinaisons. Les combinaisons peuvent être difficiles à enfiler, d'où l'utilisation de lubrifiant (souvent un shampoing ou un savon doux biodégradable).
Le lestage : Pour compenser la flottabilité de la combinaison, on utilise des poids attachés à une ceinture et/ou à un tour de cou. Le lestage doit assurer une flottabilité́ positive en surface (pour se relaxer au départ et au retour), une flottabilité neutre vers 1/3 de la profondeur annoncée, et une flottabilité négative au-delà. Cette dernière phase s’appelle le free fall. On se retrouve alors aspiré vers le fond avec une vitesse d’environ 1 m/s.
La montre : Elle permet de connaître la profondeur exacte et le temps d’apnée. De plus, on peut régler des alarmes pour savoir où l’on se situe pendant la plongée.

L'envie de respirer : O2 vs CO2

La durée que l’on peut tenir en apnée dépend de l’activité physique, du système respiratoire et de l’efficacité des mouvements en plongée. Ces facteurs influencent la vitesse à laquelle l’oxygène (O2) est consommé et à laquelle le dioxyde de carbone (CO2) est libéré. C’est la concentration élevée de CO2 qui déclenche en premier le besoin de respirer, et non une faible concentration en oxygène. Durant une apnée, l’expulsion du CO2 est momentanément suspendue, ce qui entraîne une accumulation dans les cellules, le sang et les poumons. Cet excès de CO2 va irriter le centre respiratoire dans le cerveau qui va alors donner l'ordre d'expirer pour s’en débarrasser. C’est le réflexe respiratoire, qui se manifeste dans l’ordre par : une sensation de chaleur dans la poitrine, un besoin de déglutir et des contractions du diaphragme.

Le réflexe d'immersion

Le réflexe d’immersion permet à tous les mammifères d’effectuer des apnées prolongées. Il est présent chez les mammifères marins comme les otaries, les dauphins et les baleines et, à un degré moindre, chez les humains. Il s’active par le contact entre l’eau froide et le visage, ou par une augmentation du niveau de CO2 dans l’organisme. Il se caractérise par quatre changements dans le corps qui aident à économiser l’oxygène : une bradycardie, une vasoconstriction périphérique, le blood-shift et l’activation de la rate.

Bradycardie : Chez l’humain, au contact du visage avec l’eau froide, le pouls va ralentir (entre 10 et 50%), diminuant ainsi le besoin en oxygène.
Vasoconstriction périphérique : Progressivement, les capillaires à l’extrémité des membres vont se contracter pour ralentir la circulation du sang. Les pieds et les mains sont d'abord affectés, puis les jambes et les bras. Ainsi, davantage de sang est disponible pour les organes vitaux : le cœur, les poumons et le cerveau.
Blood-shift : Le blood-shift est un transfert sanguin qui se produit lorsque la pression en profondeur réduit le volume pulmonaire. Le sang se déplace vers la cage thoracique. Les vaisseaux sanguins de cette partie du corps gonflent alors pour lutter contre la réduction d’espace due à la compression. C’est cet effet qui permet de protéger les poumons des barotraumatismes.
La rate : La rate se contracte et libère davantage de globules rouges dans le flux sanguin pour les mettre à disposition du corps.

Comprendre la pression

La pression est une force appliquée sur une surface. En s’éloignant de la surface, le poids de l’eau au-dessus de nous augmente, et la pression grimpe. À -10 m de profondeur, chaque cm2 de notre peau supportera, en plus de la pression atmosphérique, le poids d'un litre d'eau, soit 1 kg supplémentaire. La pression est donc de 1+1 kg/cm2, c'est-à-dire de 2 bar. Sous l’eau, la pression augmente au rythme de 1 bar tous les 10 m. À -20 m, elle sera de 3 bar et à -30 m de 4 bar.

La loi de Boyle-Mariotte

Cette loi nous indique qu’à température constante, le volume d’un gaz décroît au même rythme que la pression augmente. Lorsque l’on plonge, au fur et à mesure que la pression de l'eau augmente, le volume d'air contenu dans les cavités aériennes diminue. Lorsque l’on remonte, la pression diminue et le volume augmente. Notre corps est conçu pour vivre à 1 bar. À 2 bar (-10 m), le volume des poumons est déjà divisé par deux ! Lorsque l’on plonge à -30 m, le volume de mes poumons est quatre fois plus petit, soit environ la taille d’une balle de tennis pour chaque poumon. C’est cet effet physique qui fait varier la flottabilité d’un plongeur. En surface, les poumons ne sont pas comprimés. Ils prennent plus de place et déplacent un volume d'eau plus conséquent, ce qui nous fait flotter (poussée d’Archimède). Lorsque l’on plonge, le volume des poumons va rapidement diminuer. Le lest est calculé pour que notre flottabilité atteigne un état neutre puis négatif afin de glisser et ainsi économiser de l’oxygène pendant la phase de free-fall. Le "blood-shift" viendra ensuite compenser la réduction du volume des poumons pour les protéger.

Équilibrer la pression

Lors de la descente, l'air contenu dans l'oreille moyenne d'un plongeur est en dépression par rapport au milieu ambiant, ce qui provoque une déformation du tympan. Le plongeur doit alors volontairement insuffler de l'air dans son oreille moyenne via les trompes d'Eustache, afin d'équilibrer les pressions et ainsi éviter toute déchirure ou douleur. En remontant à la surface, la pression dans les trompes se rééquilibre naturellement, car une partie de l’air redescend. On entend alors un “pop” dans les oreilles. C’est la trompe d’Eustache qui se dégage.

La manœuvre de Toynbee : Cette méthode est moins employée en apnée. Elle consiste, nez pincé et mâchoire fermée, à effectuer un mouvement de déglutition.
La manœuvre de Frenzel : Elle est la préférée des apnéistes. Il faut, nez pincé et glotte fermée, placer la langue sur le palais en prononçant le son "KE" ou “TE” ou “H”.

Équilibrer le masque

Il y a de l’air dans le masque. En descendant, la pression augmente et le volume d’air dans le masque diminue, ce qui crée un effet de ventouse sur le visage. Un afflux de sang arrive alors dans vos yeux et les tissus environnants. La différence de pression entre la circulation sanguine et l'air dans votre masque peut ainsi faire rompre les capillaires sanguins autour de vos yeux. Pour éviter ce phénomène, il est important d’équilibrer le masque lors de la descente, en relâchant légèrement les narines et en expirant un peu d’air par le nez dans le masque. C’est pour cette raison que l'on préfère utiliser des masques à faible volume, afin d'y expirer moins d’air lors de l’équilibrage.

Les respirations des apnéistes

Nos poumons ont plusieurs modes de fonctionnement en fonction de nos besoins. Pour mieux les comprendre, voici un petit exercice (en prenant 6L comme volume pulmonaire de référence).

Expirez tout l’air contenu dans vos poumons : Il vous restera environ 1,5 L d’air à l’intérieur. C’est le volume résiduel (RV).
Expirez normalement, puis une deuxième fois en vidant vos poumons : Lors de la seconde expiration, vous avez éjecté 1,5 L d’air supplémentaire. C’est le volume de réserve expiratoire (ERV).
Inspirez, puis expirez normalement, sans forcer : Au repos, vous respirez l’équivalent d’une pinte d’air (500 mL). C’est le volume courant ou “tidal volume” (VT).
Inspirez normalement, puis inspirez une deuxième fois au maximum : Lors de la seconde inspiration, vous avez ajouté jusqu’à 2,5 L d’air. C’est le volume de réserve inspiratoire (IRV).

Ces volumes peuvent être combinés pour mieux comprendre les réactions de nos poumons en profondeur. Un apnéiste débutant aura un volume résiduel (RV) de 25%. Avec des exercices de stretching réguliers, ce volume peut être réduit à 20%. Ainsi, un apnéiste confirmé pourra prendre de plus grandes inspirations (car les poumons se détendent), et utiliser une plus grande partie de l'air stocké.

La respiration de relaxation : Avant de plonger en apnée, on cherche à se détendre pour ralentir le rythme cardiaque et se relâcher. La respiration doit être profonde, contrôlée, mais jamais forcée. En général, on respire par le ventre, en expirant deux fois plus longtemps que lors des inspirations.
La respiration préparatoire : La dernière ventilation est complète et profonde. Attention à ne pas la répéter plus de deux fois sous peine d’hyperventiler. On remplit alors ses poumons en partant du ventre, gardant l’intégralité de l’air pendant la plongée. En compétition, les apnéistes emmagasinent davantage d'air en effectuant la technique de la carpe, où ils vont compresser de l’air dans leurs poumons.
La respiration de récupération : Après une apnée, le corps contient moins d’O2 et plus de CO2. Pour réoxygéner le corps et le cerveau, on prend une inspiration profonde, suivie d'une deuxième après 2-3 secondes d'apnée puis d'une expiration passive. Lorsque l’on est sur fil, une bonne respiration de récupération peut éviter la perte de connaissance !

L'hyperventilation : à éviter absolument

Hyperventiler consiste à enchaîner une série de respirations rapides avec des temps d'inspiration et d'expiration égaux (par exemple 2 secondes et 2 secondes). L'objectif est de purger le corps du CO2. Cela a de nombreux inconvénients pour les apnéistes : augmentation du rythme cardiaque (ce qui nuit à la relaxation), vasoconstriction cérébrale (ce qui va perturber le flux du sang vers le cerveau et peut causer un black-out), augmentation de la présence d’alcaline dans le pH sanguin (l’hémoglobine se lie à trop d’oxygène et les organes qui en ont besoin en sont privés - Effet Bohr) et décroissance des niveaux de CO2 dans le sang (cela augmente le temps avant que le besoin de respirer ne se fasse sentir, l’apnéiste prend alors le risque de perdre connaissance lors de la remontée à cause d’un niveau d’oxygène trop bas). Bref, ce n’est pas DU TOUT conseillé ! Les symptômes de l’hyperventilation sont : vertiges, engourdissement des membres, tremblement des lèvres, troubles de l'audition et perte d'équilibre.

Pourquoi les plongeurs plongent en arrière : Explication détaillée